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面向人機(jī)自然交互的眼動(dòng)跟蹤裝備

2024-12-26 10:26:02
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所屬領(lǐng)域:
生物、醫(yī)藥及醫(yī)療機(jī)械
項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:

目前人機(jī)交互仍主要依賴鍵盤、鼠標(biāo)等傳統(tǒng)物理設(shè)備,這種方式不夠自然直觀,且在特定場(chǎng)景下使用受限,難以滿足行動(dòng)不便人士的需求,同時(shí)在交互過程中的實(shí)時(shí)響應(yīng)和精準(zhǔn)控制也難以兼顧;交互方式主要局限于二維平面空間,即主要識(shí)別平面上的區(qū)域位置信息,缺乏對(duì)三維深度信息的有效感知和處理。這種維度的局限性使得交互過程無法真實(shí)還原人類在三維空間中的自然交互行為,導(dǎo)致操作不夠直觀,難以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的空間交互任務(wù)。特別是在需要精確空間定位的應(yīng)用場(chǎng)景中,由于缺乏深度信息的支持,系統(tǒng)難以準(zhǔn)確理解用戶的空間意圖,這嚴(yán)重影響了交互的自然度和準(zhǔn)確性。即使如今在采用眼動(dòng)追蹤等先進(jìn)技術(shù)的情況下,對(duì)三維空間中目標(biāo)物體的精確定位仍然面臨巨大挑戰(zhàn),這也是當(dāng)前人機(jī)自然交互技術(shù)亟待突破的關(guān)鍵問題之一。

提出了人眼瞳孔跟蹤與三維視軸實(shí)時(shí)推算技術(shù),在此基礎(chǔ)上研制便攜式的頭戴式眼動(dòng)儀,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)解析人眼3維凝視點(diǎn)信息,通過人眼凝視點(diǎn)的解析,實(shí)現(xiàn)人機(jī)在三維實(shí)時(shí)環(huán)境的自然交互。

圖1 成果展示

應(yīng)用范圍:

該技術(shù)巨大的應(yīng)用前景:

在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域,頭戴式眼動(dòng)儀可用于幫助肢體障礙患者實(shí)現(xiàn)基本生活自理、輔助醫(yī)生進(jìn)行神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷、支持患者康復(fù)訓(xùn)練和效果評(píng)估、精神心理健康狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。隨著人口老齡化加劇,醫(yī)療康復(fù)需求持續(xù)增長,預(yù)計(jì)該領(lǐng)域?qū)⒊蔀樽畲髴?yīng)用市場(chǎng)之一。

在工業(yè)控制領(lǐng)域,頭戴式眼動(dòng)儀可用于特殊工作環(huán)境下的設(shè)備遠(yuǎn)程操控、工業(yè)機(jī)器人的精確控制與協(xié)作、危險(xiǎn)環(huán)境中的無接觸操作、提升操作效率與安全性。由于工業(yè)自動(dòng)化升級(jí)帶來的設(shè)備改造需求巨大,且對(duì)精準(zhǔn)控制要求高,市場(chǎng)前景廣闊。

在消費(fèi)電子領(lǐng)域,頭戴式眼動(dòng)儀可用于智能家居控制系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備、智能穿戴設(shè)備、游戲娛樂交互設(shè)備。鑒于消費(fèi)電子市場(chǎng)規(guī)模大,創(chuàng)新產(chǎn)品接受度高,有望帶動(dòng)眼動(dòng)技術(shù)快速普及。

應(yīng)用案例:

作為一種有效的人機(jī)交互手段,在運(yùn)動(dòng)意圖主導(dǎo)的腦損傷康復(fù)機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。集成眼動(dòng)交互裝備的腦損傷康復(fù)機(jī)器人已在同濟(jì)醫(yī)院開展臨床康復(fù)應(yīng)用。

項(xiàng)目階段:

可量產(chǎn)。

效益分析:

在國際首創(chuàng)了人眼參數(shù)無感標(biāo)定的幾何推理方法,創(chuàng)建了無頭部運(yùn)動(dòng)約束要求的全局凝視點(diǎn)跟蹤技術(shù),與國際公開報(bào)道的最先進(jìn)凝視點(diǎn)推算技術(shù)(帝國理工A. FAISAL教授提出的單映射法)相比,精度提升16%以上。

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